왜 파란색 채널이 가장 시끄 럽습니까?

디지털 카메라의 청색 채널이 가장 시끄럽다 는 것이 널리 관찰 되었습니다. 나는 확실히 내 카메라로 그것을 알아 차렸다. 왜 이런거야?

특정 기술 (예 : 베이어 어레이 또는 CMOS 센서)의 인공물입니까, 아니면 고주파수의 물리와 관련이 있습니까, 아니면 인간의 시각과 관련이 있습니까?

_{후속 질문 : 왜 센서가 청색광에 덜 민감합니까?}

Tall Jeff가 논의한 센서 반응 외에도 대부분의 장면 조명 (햇빛, 백열등)은 녹색과 적색에 비해 청색광이 부족합니다. 이 Java 흑체 시뮬레이터를 실행 하고 관심있는 색온도 (~ 5500K 일광, ~ 3000K 백열)에 대해 파란색이 녹색 또는 빨간색보다 낮음을 확인하십시오.

문제를 복잡하게 만드는 또 다른 작은 요소가 있습니다. CCD 및 CMOS 어레이는 광자 계수 검출기입니다. 위의 흑체 시뮬레이터의 플롯을 포함한 대부분의 플롯은 광자 수가 아닌 스펙트럼 에너지 밀도를 보여줍니다 . 청색 광자는 파장의 역비에 의해 적색 광자보다 에너지가 많으므로 플롯의 동일한 에너지 값의 경우 청색 광자보다 약 25 % 더 많은 적색 광자를 얻을 수 있습니다. 이것이 바로 Tall Jeff가 설명하는 감도 효과의 시작점입니다.

CCD 및 후면 조명 센서와 관련하여, 전면 조명 된 CCD는 칩의 비 민감 게이트 구조를 통과하면서 많은 청색광이 흡수되기 때문에 동일한 청색 감도 감소로 어려움을 겪습니다. 후면 조명 센서는 청색 응답이 향상됩니다. 이 일반적인 스펙트럼 응답 곡선을 참조하십시오 (다양한 유형의 연구 등급 CCD).

현재의 최첨단 기술을 고려할 때, 파란색 채널의 노이즈는 파란색 "모양"을 최악으로 만들기 위해 함께 작동하는 계단식 효과의 조합입니다. 먼저, 베이어 패턴 설정을 사용하면 매트릭스 *에 빨강 또는 파랑 픽셀보다 두 배 많은 녹색 픽셀이 있습니다. 이것은 녹색 채널과 비교할 때 청색과 적색을 공간적 단점으로 즉각두고 RGB 트리플렛이 인접한 센서 픽셀로부터 재구성 될 때 두 채널에 대해 훨씬 더 많은 스펙트럼 노이즈를 발생시킵니다. 예를 들어, 10M 픽셀 센서는 5M 소스 녹색 픽셀, 2.5M 빨간색 및 2.5M 파란색을 갖습니다. 원시 정보를 최종 10M RGB 삼중 항으로 형성 할 때 빨강 또는 파랑 채널에 대한 정보의 1/2 이상이 최종 이미지에서 노이즈 형태로 나타나는 것이 분명합니다.

다음 효과는 빨강, 녹색 및 파랑 필터를 통한 센서 시스템의 스펙트럼 감도와 관련이 있습니다. 시스템으로서 최신 CMOS 센서는 청색 영역보다 스펙트럼의 녹색 및 적색 영역에 약 50 % 더 민감합니다. 예를 들어 Cypress 의이 CMOS 센서의 경우, 각각에 대해 올바른 파장에서 곡선을 색인 할 때 상대 감도가 약 빨강 (75 %), 녹색 (80 %), 파랑 (50 %)임을 알 수 있습니다. 색깔. 센서의 고정 된 레벨의 센서 및 센서 전체의 모든 픽셀에 대한 샘플링 노이즈와 결합 된 이러한 감도 부족은 다른 두 가지 색상에 비해 신호 대 잡음비가 현저히 떨어집니다.

이를 종합하면, 컬러 CMOS 센서가 녹색 재생에 최선을 다하고 있으며, 두 번째는 빨간색이, 마지막으로 파란색은 전체 소음 측면에서 3 개 중 최악입니다.

미래를 바라 볼 때 블루 채널의 이러한 제한은 실제로 비용 / 성능 최적화의 문제라는 점에 유의하십시오. 즉, 청색 성능을 악화시켜야하는 물리학 고유의 것은 없으며, 현재 장치 구성에서 청색 채널을 눈에 띄게 개선하는 데 훨씬 비싸다는 것입니다. 또한 사람의 눈이 파란색 / 노란색 축에 매우 민감하지 않기 때문에 솔루션은 이미 매우 최적화 된 솔루션입니다. 사실, 나는 확실히 대부분의 카메라 업체보다 동일하거나 지불하기 전에 첫 번째 드롭하는 총 비용을 선호하고있어 단지를 파란색 채널 잡음 성능을 개선 할 수 있습니다.

** Bayer는 인간 시각 시스템이 색상 스펙트럼의 녹색 부분에서 대부분의 휘도 신호 (예 : 밝기 정보)를 가져 오기 때문에 매트릭스를 이런 방식으로 설정했습니다. 즉, 눈의 막대는 녹색 광선에 가장 민감하여 스펙트럼의 녹색 부분을 시각적으로 가장 중요하게 만듭니다. *

인간의 눈 / 뇌는 녹색 / 빨간색 조명의 변화만큼 청색광의 변화에 ​​민감하지 않기 때문입니다. 현대식 카메라 센서는 사람의 눈처럼 작용하므로 녹색 / 빨간색보다 파란색에 덜 민감합니다. 컬러 모니터에 중립을 표시하는 표준은 파랑, 녹색 및 빨강의 양이 동일해야하며 센서가 빨강 및 녹색보다 파랑에 덜 민감하므로 파랑 채널을 증폭하는 것이 편리합니다. 블루 채널 신호를 증폭하면 블루 채널 노이즈도 증폭됩니다.

카메라 노이즈 감소는 JPEG를 촬영하는 경우에만 적용되지만 많은 사람들이 RAW를 촬영하므로 파란색 채널은 항상 약간 시끄 럽습니다. 이 문제에 대한 해결책을 찾았습니다. 이미지를 실험실 색상으로 변환하고 휘도 채널 만 매끄럽게 / 흐리게 한 다음 RGB로 다시 변환하여 노이즈를 제거하는 것이 좋습니다. 당신은 시도 할 수 있습니다.

디지털 (RAW) 모드에서 DP3 Merrill의 청록색 빨강 채널을 분석했습니다. 방금 2018 년 6 월에이 카메라를 구입했습니다. 파란색 채널은 a / d 변환기에서 빨강-녹색 채널에없는 레벨 종속 오류를 나타내며 예상대로 작동합니다. 청색 채널 a / d를 배선하거나 a / d 전압을 청색 채널 디지털 신호로 변환하는 코드에 오류가있는 것 같습니다. 감도 문제가 아닙니다. 포화 문제 일 수 있습니다. 즉, 물리적 전압이 매우 낮은 전압에서 a / d 범위를 초과합니다. 즉, 해당 채널에서 너무 많은 이득입니다. 카메라는 데이터를 수집하기 위해 ISO 100으로 설정되었으며 프레임의 다양한 셔터 속도 및 신호 레벨에 대해 데이터를 수집했습니다. 파란색 채널 측정은 가장 낮은 신호 레벨에서 가장 정확한 신호였습니다. 신호가 높을수록 오류가 커집니다. X3F 파일을 생성하는 알고리즘의 이득 / 디지털화 문제이거나 바이트 순서 문제 일 수 있습니다. 우리는 X3F 파일을 직접보고 오류가 이미 있는지 확인하고 있지만 변환기에서 생성 된 TIFF 및 JPEG 파일 모두 동일한 문제가 있기 때문입니다. 제조업체가이 문제를 해결하는 데 관심이 있다면 질문입니까? Foveon 칩은 올바르게 설계해야하는 좋은 아이디어입니다. 제조업체가이 문제를 해결하는 데 관심이 있다면 질문입니까? Foveon 칩은 올바르게 설계해야하는 좋은 아이디어입니다. 제조업체가이 문제를 해결하는 데 관심이 있다면 질문입니까? Foveon 칩은 올바르게 설계해야하는 좋은 아이디어입니다.